KR20000062262A

KR20000062262A - 내연기관의 밸브장치용 태핏

Info

Publication number: KR20000062262A
Application number: KR1019997005609A
Authority: KR
Inventors: 발터 스파일
Original assignee: 로테르 게르하르트; 이나 밸츠라거 쉐플러 오하게
Priority date: 1996-12-20
Filing date: 1997-07-25
Publication date: 2000-10-25
Also published as: US6318323B2; DE19781480D2; US20010027766A1; CN1082608C; CN1240497A; DE19653459A1; WO1998028522A1; JP2001506725A

Abstract

태핏(1)은 유동에 대한 유압식 간극 보정요소(7)를 구비하며, 일방향 밸브(15)의 강제 개방은 작동 캠(5)의 기초원 영역 α에서 이루어진다. 이것은 본 발명에 따라, 일방향 밸브(15)의 폐쇄부재(16)가 조정요소(21)에 의해 작동됨으로써 달성된다. 상기 조정요소(21)는 태핏(1)의 하부(3)를 통하여 연장되고 캠(5)의 외주면(23)의 홈(22)과 공조하도록 되어 있다. 상기 홈(22)은 기초원 영역을 제외하고 캠(5)의 외주면(23) 전체에 걸쳐 연장된다. 상기 기초원 영역 α이 하부(3)의 반대쪽에 위치하게 될 때, 폐쇄부재(16)의 강제 개방이 수행된다. 이렇게 하여, 캠(5)으로부터 간극 보정요소(7)까지의 바람직하지 못한 개방운동의 전단로 인한 개방이나 태핏(1)에 의해 작동되는 가스 교환밸브의 바람직하지 못한 완화가 캠(5)의 기초원 영역 α에서 발생할 수 없게 된다.

Description

내연기관의 밸브장치용 태핏{TAPPET FOR A VALVE MECHANISM OF AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE}

본 발명과 같은 종류의 태핏은 독일 특허 제 41 11 610호에 개시되어 있다. 조정요소가 태핏의 저부를 통하여 연장되어 있으며, 그 일단부가 간극 보정요소의 일방향 밸브의 폐쇄부재에 작용하며 타단부는 접촉하는 캠의 외주면에 형성된 홈과 공조하도록 되어 있다. 상기 홈은 캠의 외주면의 일부분에만 형성되어 있으며, 캠 정상부의 양측면에서 캠을 승하강시키도록 하는 승강 경사면과 하강 경사면의 영역들로 연장되어 있다. 캠의 홈 영역의 외측에서 폐쇄부재의 개방에 의해 밸브의 흡입 및 배출 작동을 위해 필요한 타이밍을 얻도록 되어 있다. 상기 선행기술의 특허 발명의 구체적인 목적은 엔진 속도의 함수로서 관련된 가스 배출 밸브의 폐쇄 시점의 자동변경을 얻는 것이다.

그러나, 상기한 종래 기술은, 대부분의 바람직하지 못한 경우에 있어서 캠의 기초원 영역과 접촉하는 동안에 관련된 가스 배기밸브의 개방을 야기하는 캠 기초원의 원형상의 부정확함과 같이 영향을 주는 요인과, 캠축의 비틀림 진동 및 캠축의 변위로부터 가스 배기밸브를 보호하기 위하여, 상기 공지 특허에 개시된 수단으로 캠 기초원 영역 동안에 간극 보정요소의 고압실을 어떻게 완화시키는지에 대하여 기술자들에게 해결책을 제공하지 못했다.

본 발명은 청구범위 제 1항의 전제부의 구성에 따른 내연기관의 밸브장치용 태핏에 관한 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 태핏의 종방향 부분 단면도.

도 2는 본 발명에 따른 요홈을 포함하는 캠의 개략적인 단면도.

본 발명의 목적은 전술한 종래 기술의 문제점들을 해소한, 특히 기초원 영역 동안에 가스 배기밸브의 바람직하지 못한 개방을 간편하게 방지하도록 된 태핏을 제공하는 것이다.

본 발명의 상기한 목적은 첨부된 청구범위 제 1항의 특징적인 구성과 그의 종속항으로 기재된 본 발명의 바람직한 실시예들에 의해 달성된다.

캠의 홈이 기초원 영역을 제외하고 캠의 전체 외주면에 걸쳐 연장됨으로써, 간극 보정요소의 일방향 밸브는 제한적이며 능동적으로 개방된다. 이러한 "개방"때문에, 간극 보정요소의 저장조와 고압실은 유압이 서로 연결된다. 본 기술분야의 숙련자들에게 이미 알려져 있듯이, 캠 기초원에서의 잘못된 원형 형상, 캠축의 비틀림 진동 또는 변위등은 더 이상 고압실의 바람직하지 못한 경직성을 초래하지 않으며, 폐쇄 방향으로 부하가 작용하는 가스 배기밸브의 궁극적인 완화 또는 가스 배기 밸브의 개방을 초래하지 않는다. 그러나, 본 발명은 기초원 영역의 일부분에 캠의 홈을 연장되게 하여 간편하게 종래 기술의 문제점을 해결한다.

가스 배기 밸브의 상술한 강제 개방중에, 배기가스 밸브의 승강 위상중에 형성된 간극은 유압 매체의 량을 조정함으로써 공지된 방법으로 보정될 수 있다. 이와 함께, 기초원 영역 동안에 고압실의 바람직하지 못한 고압 형성이 방지된다. 이와 마찬가지로, 캠축의 기초원 영역 중에 유압 간극 보정시 연료분사펌프의 캠들과 같은 다른 부가적인 캠들의 반동작용이 방지된다. 또한, 배기밸브의 상대적으로 과도한 팽창은 작동의 급속한 변화시, 즉 내연기관의 작동 즉시 과도한 가속중에 발생하게 되는 것으로 알려져 있다. 최악의 경우에는, 간극 보정요소가 그 누설작용에 의해 길이변화에 대하여 보정할 수 없게 될 수도 있으며 캠의 기초원에서의 작동중에 가스 교환 밸브가 부분적으로 개방된 상태로 남아 있게 될 수도 있다. 이러한 결점은 본 발명에 의해 제공되는 수단으로 간편하게 제거될 수있다.

본 발명의 청구범위의 특징에 따라, 폐쇄부재에 작용하는 스프링수단의 탄성력은 선행기술에서의 탄성력 보다 상당히 더 크도록 되어 있다. 이런 식으로 일방밸브의 시일작용은 특히 태핏의 급가속시에 명백히 개선된다. 스프링수단의 탄성력에 대하여 폐쇄부재를 개방시키는데 저장조로 부터의 유압매체의 최소한의 압력도 필요로 하지 않는다. 선행 기술의 컵형 태핏의 최소 압력이 예를들어 공회전 운전범위에서 비교적 낮기 때문에, 일방밸브의 스프링수단의 탄성력은 엔진의 공회전 운전 범위에서 조차 간극 보정요소의 적당한 간극 보정작용을 보장하기 위하여 비교적 작아야 한다. 본 발명에서 제안된 스프링수단의 보다 높은 탄성력은 캠이 승강작동을 개시할 때 일방밸브의 보다 신속하고 신뢰성 있는 폐쇄를 보장하게 된다. 동시에, 본 발명에 따라 폐쇄부재의 스트로크를 종래 기술에서의 스트로크와 비교하여 보다 크게 함으로써 기초원 영역이 개시되자마자, 조정요소에 의해 비교적 큰 유동 단면적이 밸브에 형성된다. 동시에, 폐쇄부재의 스트로크와 관련하여 필요한 비교적 작은 허용 여유는 완화될 수 있으며, 이것은 특히 제조상의 관점에서 잇점이 있다.

본 발명에 따라 폐쇄부재용 스프링수단의 상대적으로 높은 탄성력은 캠의 기초원 영역에서 폐쇄부재의 개방을 위하여 유압 매체의 압력차가 Δp ≥0.4 바(bar)로 되는 반면, 종래 기술의 최대 압력차는 0.2 바 이하였다. 이러한 압력은 질량에 의한 관성력을 고려하지 않고 폐쇄부재용 통로에서 측정되었으며, 다른 요인들의 영향에 대한 상세한 설명은 본 명세서에 생략한다. 더욱이, 태핏의 크기에 따라 보다 큰 힘의 탄성수단이 폐쇄부재에 작용하므로 폐쇄부재의 폐쇄동작이 더욱 신뢰성있게 된다.

또한, 캠 외주면의 요홈부가 없는 부분이 기초원 영역을 지나 캠이 시작되는 부분으로 연장되는 것도 가능하다.

마찬가지로, (캠의 회전방향에서 보아) 캠의 하강(태핏의 개방) 경사면에 인접한 승강(태핏의 폐쇄) 경사면의 영역을 짧게 하는 것도 가능하다. 이것은, 캠의 승강 경사면의 길이를 밸브 간극 보정요소의 여러 잠김 값에 관계없이 선택될 수 있기 때문에 본 발명에 의해 제공되는 (일방향 밸브의 적극적인 개방을 위한) 수단에 의해 가능하게 된다. 이렇게 하여, 시간에 대하여 종래 보다 큰 밸브 개방 단면적이 확보되고 실린더의 반대로 작동하는 가스 교환밸브의 하강 경사면 부분의 중첩된 기간이 단축됨에 따라, 내연기관의 회전속도 또는 성능이 개선된다. 종래 기술의 승강 경사면 부분은 0.1 - 0.2 mm의 높이를 갖는 반면, 본 발명에 따른 승강 경사면 부분의 높이는 0.1 mm 보다 작게 된다. 하강(개방) 경사면 부분의 높이와 마찬가지로, 0.1 mm보다 작은 승강(폐쇄) 경사로 부분의 높이는 간극 보정 요소의 압축가능성을 제거할 필요가 여전히 있음을 입증한다.

본 발명의 다른 특징에 따라, 스프링수단은 단순한 코일 스프링이며, 일방향 밸브는 공지의 볼 밸브이다. 그러나, 디스크 밸브와 같은 다른 밸브를 사용할 수도 있다. 더욱이, 스프링수단은 원추형 코일 스프링, 판스프링 또는 다른 유사한 수단으로 될 수도 있다.

컵 태핏의 하부 영역에서의 개방과 함께 공기 배출구를 포함하는 것이 더욱 유익하다. 이렇게 하여, 저장조에 존재하는 공기가 상기 공기 배출구를 통해 간편하게 배출될 수 있게 된다. 상기 공기 배출구로, 캠의 상승 영역 동안에 하부의 표면의 윤활을 함께 실현하는 것도 가능하다.

캠의 기초원 영역에 형성된 폐쇄부재의 능동적인 개방 덕분에, 고압실에 존재하는 공기가 외부로 배출될 수 있다. 따라서 배기되는 공기를 수집하도록 축방향으로 고압실 위에 저장조를 배치할 필요가 더 이상 없게 된다. 이것은 태핏의 하부와 가압 피스톤의 하부 사이의 장치 길이를 최소화할 수 있도록 한다.

조정요소가 폐쇄부재로부터 시작하는 원추형상을 가짐으로써 조정요소에서 특히 바람직한 유동 상태가 형성된다. 또한, 폐쇄부재를 향하여 조정요소의 단부면에 경사면을 제공할 수도 있으며, 이렇게 함으로써 유압 매체용 바람직한 유동 상태가 경사면에서 형성될 수 있다.

본 발명의 다른 특징에 따라, 조정요소에는 판 스프링과 같은 고정요소가 제공된다. 상기 판 스프링은 태핏의 작동중에 태핏의 내부에서 조정요소가 바람직하지 못한 일탈을 방지한다. 이 판 스프링은 더욱이 조정요소의 한정되지 않은 축방향 이동을 방지한다. 어러가지 많은 고정요소들이 사용될 수 있으며, 그 고정요소는 조정요소와 일체형으로 될 수도 있고 이와 유사한 다른 형태의 고정요소로 될 수도 있다.

본 발명은 컵 형태의 태핏 뿐만 아니라 다양한 유압식 캠 종동구조에 관한 것임을 이해하여야 한다.

본 발명은 아래와 같은 첨부 도면을 참고하여 보다 구체적으로 설명된다.

도 1은 태핏(1)을 도시하고 있으며, 태핏의 기능에 대해서 본 명세서에서 상세한 설명을 할 필요가 없을 것이다. 상기 태핏(1)은 중공의 원통형 스커트부분(2)을 포함하며, 태핏(1)은 도면에 도시되지 않은 내연기관의 실린더 헤드의 보어에서 요동운동한다. 상기 스커트(2)는 일단부가 하부(3)로 막혀 있다. 스커트 하부(3)의 상면(4)은 캠(5)과 승강방향으로 접촉된다(도 2 참조).

유압식 간극 보정요소(7)는 스커트 하부(3)의 저면(6)에 대하여 중심에서 지지된다. 상기 간극 보정요소(7)는 스커트 하부의 저면(6)으로 직접 연장된 부싱(8)을 포함한다. 상기 부싱(8)의 외주면(9)은 가압 피스톤(10)에 의해 부분적으로 밀폐된다. 상기 가압 피스톤(10)은 스커트 하부(3)로부터 이격되어 마주하는 저부(11)를 포함한다. 상기 저부(11)를 통하여 간극 보정요소(7)와 태핏(1) 전체는 도면에 도시되지 않은 가스 교환밸브에 지지된다.

부싱(8)의 반경방향 내측으로 향한 환형의 단차부(12)와 가압 피스톤의 저부(11) 사이에는 축방향으로 유압 매체용 고압실(13)이 배치된다. 유압 매체용 저장조(14)가 스커트 하부(3)와 환형의 단차부(13) 사이에서, 단차부 위에 배치된다.

볼 형태의 폐쇄부재(16)와 스프링수단(17)을 포함하는 일방향 밸브(15)가 고압실(13)에 배치된다. 상기 스프링수단(17)은 유지용 캡(18)에서 일단부가 지지되며 그 타단은 스커트 하부(3)의 방향으로 폐쇄부재(16)에서 작용하도록 배치되어 있다. 도 1에서, 상기 폐쇄부재(16)는 환형 단차부(12)의 통로(19)를 밀폐한다. 상기 통로(19)는 단면(A)을 갖는다.

이와 함께, 핀과 같은 구조로 된 조정요소(21)는 스커트 하부(3)에서 중심 구멍(20)을 통하여 연장되어 있다. 상기 조정요소(21)는 일단부가 폐쇄부재(16)에 작용하고 타단은 캠(5)을 향하여 스커트 하부(3)의 상면(4) 너머로 돌출되어 있다. 캠(5)은 그 외주면(23)에 조정요소(21)를 향한 홈(22)을 포함한다. 상기 홈(22)은 그의 전체 외주면에 걸쳐 캠(5)의 기초원 영역 α의 외측에서 연장되어 있다. 상기 홈(22)은 또한 조정요소(21)의 길이에 관련된 깊이를 가짐으로써 홈(22)이 조정요소(21)의 반대쪽에 위치할 때, 조정요소(21)가 폐쇄부재(16)를 해방시켜서 보어로서 형성된 통로(19)를 완전히 막도록 한다. 한편으로는 캠(5)의 기초원 영역 α의 경사면으로 조정요소(21)가 가압 피스톤(10)의 저부(11)를 향하여 이동함으로써 상기 통로(19)와 폐쇄부재(16) 사이에 유압 매체용으로 충분히 넓은 유동 단면이 형성된다. 다른 한편으로는, 간극 보정 기능을 수행하는 캠(5)의 승강 영역중에 고압실(13)에서 가압 배출된 유압 매체는 고압실(13)로 간편하게 귀환될 수 있다. 이러한 능동적인 개방 덕분에, 캠축의 비틀림 진동, 캠의 부정확한 원형형상 및 기타 영향을 주는 인자에 의해 더 이상 간극 보정요소(7)의 간극 보정 기능에 악영향을 받지 않게 된다.

전체 기초원 영역 α 동안에 폐쇄부재(16)가 통로(19)를 개방시킴으로써, 고압실(13)의 바람직하지 못한 경화 상태가 더 이상 발생하지 않게 되며, 따라서 가스 교환밸브의 완화 또는 개방시 종래의 문제점들이 방지된다. 더욱이, 스프링수단(17)은, 단면(A)에서 저장조(14)로부터 제공된 유압 매체의 압력에 의해 폐쇄부재(16)를 통해 압축되지 않게 된다. 그 결과, 스프링수단(17)의 탄성력은 종래 기술의 스프링수단의 탄성력보다 매우 크게 될 수 있다.

벨레빌형(Bellevile-type) 스프링 와셔(25)는 조정요소(21)의 외주면(24)의 저장조(14)속에 배치된다. 상기 스프링 와셔(25)는 저부(11)를 향하여 조정요소(21)의 축방향 이동을 허용하는 한편, 구멍(20)에서 조정요소(21)가 벗어나는 것을 방지한다.

* 도면 부호의 설명 *

1 : 태핏 2 : 스커트부분 3 : 하부

4 : 상면 5 : 캠 6 : 저면

7 : 유압 간극 보정요소 8 : 부싱

9 : 외주면 10 : 가압 피스톤 11 : 저부

12 : 환형 단차부 13 : 고압실 14 : 저장조

15 : 일방향 밸브 16 : 폐쇄부재 17 : 스프링수단

18 : 캡 19 : 통로 20 : 구멍

21 : 조정요소 22 : 홈 23, 24 : 외주면

25 : 판

A : 통로(19)의 단면부 α: 기초원 영역

β : 폐쇄경사로 γ: 유출측면

Claims

캠축의 캠(5)이 스커트부분(2)의 하부(3)의 상면(4)과 접촉하며, 유압식 간극 보정요소(7)가 부싱(8)에 의해 상기 스커트부분(2)의 하부(3)의 저면(6)에 대하여 고정되고 상기 부싱(8)은 그에 대하여 축방향으로 이동가능한 가압 피스톤(10)과 외주면(9)에 의해 접촉하도록 되어 있으며, 상기 가압 피스톤(10)의 저부(11)는 적어도 하나의 가스 교환밸브를 향하여 배치되고, 고압실(13)이 상기 부싱(8)의 환형의 단차부(12)와 저부(11) 사이에서 축방향으로 배치되고, 유압 매체용 저장조(14)가 스커트부분(2)의 하부(3)와 환형의 단차부(12) 사이에서 축방향으로 배치되고, 상기 환형의 단차부(12)는 고압실(13)을 향하여 개방된 일방향 밸브(15)에 의해 고압실(13) 부근의 측면에서 밀폐된 적어도 하나의 통로(19)를 구비하고, 상기 일방향 밸브(15)의 폐쇄부재(16)는 스프링수단(17)에 의해 저장조(14)를 향하여 편향되어 있고, 상기 폐쇄부재(16)는 조정요소(21)에 의해 저부(11)를 향하여 이동될 수 있으며 상기 조정요소(21)는 스커트부분의 하부(3)의 구멍(20)을 통하여 연장되고 캠(5)의 외주면(23)에 형성된 홈(22)과 공조하도록 되며, 스커트부분(2)을 구비하고 실린더 헤드의 보어에서 요동하도록 된 내연기관의 밸브장치용 태핏에 있어서, 상기 홈(22)은 기초원 영역 α을 제외한 캠(5)의 외주면(23)에 걸쳐 연장되며, 상기 홈(22)은 폐쇄부재(16)가 스프링수단(17)의 탄성력으로 통로(19)에 대하여 지지하게 폐쇄부재(16)를 해방하도록 조정부재(21)가 홈에서 연장되도록 하는 깊이를 가지며, 상기 스프링수단(17)의 탄성력은 캠(5)의 기초원 영역에서 폐쇄부재를 개방하게 통로(19)에서의 단면부(A)에서 유압 매체의 압력차가 Δp ≥ 0.4 바(bar)로 되도록 하는 크기를 갖는 것을 특징으로 하는 내연기관의 밸브장치용 태핏.
제 1항에 있어서, 상기 스프링수단(17)은 코일 스프링이며, 일방향 밸브(15)는 볼 밸브인 것을 특징으로 하는 내연기관의 밸브장치용 태핏.
제 1항에 있어서, 상기 구멍(20)은 저장조(14)용 공기 배출구로서 형성된 것을 특징으로 하는 내연기관의 밸브장치용 태핏.
제 1항 또는 3항에 있어서, 상기 조정요소(21)는 밸브에 근접한 단부로부터 시작하여 원추형, 부분적으로 원추형 또는 증가된 직경부를 갖는 것을 특징으로 하는 내연기관의 밸브장치용 태핏.
제 1항 또는 4항에 있어서, 상기 조정요소(21)는 핀 또는 핀형 요소인 것을 특징으로 하는 내연기관의 밸브장치용 태핏.
제 1항에 있어서, 상기 조정요소(21)는 저장조(14) 속에서 그 외주면(24)에서 고정요소(25)에 연결된 것을 특징으로 하는 내연기관의 밸브장치용 태핏.
제 6항에 있어서, 상기 고정요소(25)는 스커트부분의 하부(3)의 저면(6)에서 지지되는 스프링이며, 상기 스프링의 탄성력은 스프링수단(17)의 탄성력 보다 작은 것을 특징으로 하는 내연기관의 밸브장치용 태핏.
제 6항 또는 7항에 있어서, 상기 고정요소(25)는 벨레빌형 스프링 와셔 또는 판스프링으로 구성된 것을 특징으로 하는 내연기관의 밸브장치용 태핏.
제 1항에 있어서, 상기 캠(5)의 유출 측면(γ)에 인접한 폐쇄경사로(β)는 캠(5)의 회전방향으로 0.1 mm 보다 작은 높이를 갖는 것을 특징으로 하는 내연기관의 밸브장치용 태핏.